专利名称：用于缩减状态均衡和联合解调的自适应集合分割的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及无线电信领域，具体来说，涉及能够通过采用增强缩减状态序列估算(RSSE)技术来减小接收无线电信号中的干扰的方法及接收机(移动台)。
背景技术：
可用于例如移动台/移动电话中的接收机的制造商不断努力对它们进行增强，使它们可以更有效地减小从一个或多个基站所接收的无线电信号中的干扰。增强接收机以使它们可以有效减小接收无线电信号中的干扰的一种方式是本发明的主题。
发明内容
本发明包括用于减小从基站所接收的、受到例如至少一个共信道基站、至少一个邻信道基站和/或加性白高斯噪声干扰的无线电信号中的干扰的方法及接收机(移动台)。接收机通过采用选择最佳集合分区的增强缩减状态序列估算(RSSE)技术来减小干扰，所述最佳集合分区用于分割作为与无线电信号关联的符号和信道系数的函数的联合信号集合。最佳集合分区通过利用所估算信道响应和/或如旋转及频率偏移之类的其它信道参数来选择。另外，最佳集合分区描述联合信号集合中哪些信号状态将被组合在一起，用于无线电信号的缩减状态联合解调或者多输入多输出(MIMO)信道的缩减状态均衡。
通过结合附图参照以下详细说明，可以更全面地理解本发明，附图中图1是包括根据本发明配置的接收机(移动终端)的无线通信系统的框图；图2是简图，说明8-PSK信号集合的Ungerboeck分区；图3是框图，更详细地说明根据本发明、用于多个用户(基站)的缩减状态联合解调的图1所示接收机的一个优选实施例的组件；图4是流程图，说明根据本发明、用于确定图3所示接收机的集合分区选择器中实现的最佳集合分区的优选方法的步骤；图5是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1]]>和c^2(0)=0.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的2×8RSSE分区；图6是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1]]>和c^2(0)=0.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的8×2RSSE分区；图7是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1]]>和c^2(0)=0.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的4×4RSSE分区；图8是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1,]]>c^2(0)=1.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的2×8RSSE分区；图9是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1,]]>c^2(0)=1.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的8×2RSSE分区；图10是图表，说明具有信道抽头估算值c^1(0)=1,]]>c^2(0)=1.2ejπ/2]]>的两个8-PSK调制用户的4×4RSSE分区；以及图11是图表，对于c^1(0)=1,]]>c^2(0)=0.2ejπ/2,]]>对于BPSK调制用户，说明(a)2×1分区，(b)1×2分区，以及(c)联合2状态分区。
具体实施例方式
参照图1-11，说明根据本发明、通过采用增强缩减状态序列估算(RSSE)技术减小接收无线电信号中的干扰的接收机106。众所周知，接收机(移动台)上的干扰减小是无线通信系统中的主要问题。过去，接收机往往实现最大似然序列估算(MLSE)技术来允许符号间干扰的均衡以及通过多个用户(基站)的联合解调的多用户干扰的减小。要获得关于MLSE技术的详细论述，参阅G.D.Forney编写的标题为“ISI情况下存在的数字序列的最大似然序列估算”的文章(IEEE Trans.On Inf Theory.，vol.IT-18，第363-378页，1972年5月)。这篇文章的内容通过引用结合到本文中。
缩减状态序列估算(RSSE)是对MLSE的高效简化复杂度备选方案。众所周知，在RSSE中，通过把状态向量中的各元素分割为给定数量的子集并把该子集状态向量表示为缩减状态网格，来减少状态的数量。信号集合的分割根据为优化性能设计的Ungerboeck的集合分割原理来进行。要获得关于RSSE技术和Ungerboeck的集合分割原理的详细论述，参阅以下文章(1)M.V.Eyuboglu和S.U.H.Quereshi的“采用集合分割和判定反馈的缩减状态序列估算”，IEEE Trans.Commun.，vol.36，第13-20页，1998年1月；(2)A.Duel-Hallen和C.Heegard的“延迟判定反馈序列估算”，IEEE Trans.Commun.，vol.COM-37，第428-436页，1989年5月；以及(3)G.Ungerboeck的“采用多级/目位信号的信道编码”，vol.IT-28，第55-67页，1982年1月。这些文章的内容通过引用结合到本文中。
已经考虑把RSSE用于多个用户的联合解调。另外，已经考虑把RSSE用于多输入多输出(MIMO)信道的均衡。在这些情况中，将要分割的整体或联合信号集合是符号和信道系数的函数。因此，最佳集合分割需要考虑信道系数，它们可能因衰落和跳频而随时间或者不同突发而改变。本发明提供用于采用考虑信道系数以及如旋转和频率偏移之类的其它调制参数而进行的集合分割来实现增强RSSE的方法。
为了帮助描述本发明，考虑如图1所示的无线通信系统100。信号c1(i)从基站102(预期用户102)发送到移动台104中的单天线接收机106(如图所示)或多天线接收机(未示出)。该信号由接收机106在存在产生于从共信道基站108(仅示出一个非预期用户108)发送的信号C2(i)以及加性白高斯噪声w(n)的干扰的情况下接收。预期基站102和干扰共信道基站108(仅示出一个)可采用不同的调制方案(GMSK或8-PSK)来发送信息。由移动台104上的单天线110所接收的无线电信号被转换到基带并经过滤波。已滤波信号以符号速率被抽样并退旋，以便取消预期基站102的调制旋转。来自两个用户102和108的抽样的接收信号r(n)表示为r(n)=Σi=0Lc1(i)s1(n-i)+Σi=0Lc2(i)s2(n-i)+w(n)---(1)]]>其中，sk(n)和ck(i)分别是用户k(用户1为预期用户)的发送符号(它取基数Mk的集合Ak中的值)和信道系数(跨越L+1个符号)，以及w(n)是白高斯噪声过程的样本。设pn=s1(n-1),s1(n-2),Ks1(n-L)s2(n-1),s2(n-2),Ks(n-L)---(2)]]>表示用于MLSE的联合网格的状态。联合网格中的状态的数量为(M1M2)L。采用RSSE，联合网格中的状态的数量可减少到∏Lλ＝1J1(λ)J2(λ)，其中，Jk(λ)≤Mk，λ，k。这通过把对应于符号sk(n-λ)的信号点的集合分割成由其中λ＝1，2，K L的分区Ωk(λ)所定义的(大小为M/Jk(λ)的)Jk(λ)子集来进行。为了定义适当的网格，进行集合分割，使得各个分区Ωk(λ)是分区Ωk(λ+1)的子集的另一个分区，即Jk(λ)≥Jk(λ+1)，λ。子集状态(或缩减状态)tn被定义为相应分区中的两个用户102和108的L个最近符号的子集的序列，即tn=a1(n-1),a1(n-2),Ka1(n-L)a2(n-1),a2(n-2),Ka2(n-L)---(3)]]>其中，ak(n-入)是符号sk(n-λ)所属的分区Ωk(λ)的子集的索引。索引ak(n-λ)可取1与Jk(λ)之间的整数集中的值。当前状态tn由前一个状态tn-1以及当前符号的子集a1(n)和a2(n)唯一标识。存在源自与符号向量[s1(n)，s2(n)]T的M1×M2个可能的值对应的每个状态的M1×M2个分支。但是，对于与子集索引向量[a1(n)，a2(n])T的值对应的各当前状态，仅有J1(1)×J2(1)个下一个状态。因此，在时间n源自相同状态的两个分支或路径在其当前符号假定属于相同子集索引向量时在时间n+1终止于相同状态。这些路径称作并行路径。
在以上所述的联合RSSE方案中，独立地对于各用户102和108定义分区。在这种情况中，集合分割可如同单用户RSSE中那样(参见M.V.Eyuboglu的文章)进行，其中子集经过选择，使得最小子集内欧几里德距离为最大。Ungerboeck表明，这可通过图2所示用于8-PSK信号集合的信号空间的连续双向分区来实现。对于以上所述的联合RSSE方案，Ungerboeck的集合分割原理可独立地应用于两个用户102和108。下面，我们考虑表示为J1(1)×J2(1)(对于L≡1)的联合RSSE分区，其中，第一用户的信号集合被分割为J1(1)子集，以及第二用户的信号集合被分割为J2(1)子集。一般来说，可看到多个集合分区具有相同数量的状态。例如，对于L≡1且M1＝M2＝8，分区J1(1)×J2(1)≡8×2、4×4和2×8各具有16个状态。找到最佳RSSE配置或分区是本发明的主题，下面进行详细描述。
本发明包括用于通过利用所估算信道响应和/或其它信道参数来找到用于缩减状态均衡或联合解调的最佳集合分区的方法。集合分区描述哪些信号状态将被组合在一起，用于多个用户102和108的缩减状态联合解调或者MIMO信道的缩减状态均衡。在本发明中，不同的集合分区可用于数据的各突发(或时隙)的解调。
参照图3，说明根据本发明、用于两个用户102和108的联合解调的接收机106的一个优选实施例的框图。如图所示，无线电信号由天线110接收，并由前端接收滤波器302进行滤波以及可能进行过抽样。信道响应估算器304通过采用其训练符号来估算两个用户102和108的信道响应306。前置滤波器和噪声白化滤波器估算器308根据所估算信道响应306和接收信号r(n)来估算净信道响应310。接收信号r(n)通过前置滤波器和噪声白化滤波器312，它采用在作为已滤波信号314馈送到联合解调器/缩减状态解调器316之前的所估算净信道响应310。接收已滤波信号314的集合分区选择器318则通过利用从信道和前置滤波器估算器304、308得到的两个用户102、108的所估算净信道响应310，从给定分区的集合中选择最佳分区320。缩减状态解调器316采用所选集合分区320所确定的缩减状态联合网格来对从两个用户102和108所接收的已滤波信号314中的数据符号进行联合解调，然后输出接收符号322。
集合分区选择器318找出使联合网格中的并行路径之间的最小欧几里德距离为最大的分区。由于联合网格中的并行路径在用户102和108的当前符号中是不同的，所以对于当前符号时间进行集合分割。当前符号时间的信号集合由 的所有可能的值给出，其中，sk∈Ak是符号假定，以及 是用户k的所估算净信道响应306的第一抽头。信号点s1a，s2a和s1b，s2b之间的欧几里德距离由 给出。集合分区选择器318用来选择最佳集合分区320的方法400的一个实施例如图4所示。如图所示，集合分区选择器318通过以下步骤来找出使最小子集内欧几里德距离为最大的分区320(1)确定各分区的各子集中的信号点之间的欧几里德距离(步骤402)；(2)确定各分区的最小子集内欧几里德距离(步骤404)；以及(3)确定作为使最小子集内欧几里德距离为最大的分区的最佳集合分区320(步骤406)。
为了说明集合分区选择器318的操作，考虑图5-10所示的图表，它们说明采用8-PSK调制且信道存储器L≡1以及有16个状态的联合RSSE的两个用户102、108的联合解调的几个实例。在这些图表中应当注意，其中第一用户的信号集合被分割为J1(1)子集以及第二用户的信号集合被分割为J2(1)子集的联合RSSE分区表示为J1(1)×J2(1)。另外，在这些图表中，属于相同子集的信号点采用相同图例(以及相同的参考标号1、2、3或4)来标记。具体来说，图5-7是图表，说明对于c^1(0)=1]]>和c^2(0)=0.2ejπ/10]]>的各个16-状态分区。对于这些图表，可以观察到，2×8分区使最小子集内欧几里德距离为最大。图8-10说明对于c^1(0)=1]]>和c^2(0)=1.2ejπ/10]]>的分区。对于这些图表，8×2分区使欧几里德距离为最大。我们看到，对于16-状态联合RSSE，2×8分区在|c^1(0)|>|c^2(0)|]]>时使最小子集内欧几里德距离为最大，以及8×2分区在|c^1(0)|>|c^2(0)|]]>时使此距离为最大。对于8-状态联合RSSE，分区8×1、2×4、4×2和1×8都需要被考虑，以便在各种信道条件下均使距离为最大。如同16-状态的情况中那样，可能可行的是根据信道抽头强度导出简单测试来确定最佳集合分区320。在这种情况中，不一定要找出所有分区的所有子集的子集的信号点之间的欧几里德距离以便找出最佳集合分区320，如图4中所示。
在以上所述的RSSE方案中，信号集合分割独立地对于各用户102和108进行，但是最佳集合分区320通过考虑联合信号集合来选择。信号集合分割也可通过考虑联合信号集合对于用户102和108联合进行。但是，这对于高阶调制更为困难，因为联合信号集合取决于信道系数。下面是说明联合集合分割的一个实例。考虑采用二元调制和等于一的信道存储器的两个用户。接下来考虑采用具有两个状态的RSSE的联合解调。对于c^1(0)=1]]>和c^2(0)=0.2ejπ/2,]]>联合信号集合的三个分区如图11所示。前两个分区是独立分区2×1和1×2，而第三分区是联合分区。可以看到，联合分区使最小子集内欧几里德距离为最大，因而是用于给定信道抽头的最佳分区。
以上针对图1-11提供了两个用户102和108的缩减状态联合解调的详细说明。应当理解，本发明对于缩减状态MIMO信道均衡的使用只是联合解调实施例的一般化。
此外，在以上所述的本发明的优选实施例中，应当理解，信号受到至少一个共信道基站和加性白高斯噪声干扰。但是，应当注意，干扰共信道基站可能不是干扰源，因为采用RSSE的MIMO信道均衡不采用两个用户的联合解调。另外，应当注意，邻信道基站可能是干扰源，因为联合解调可对于邻信道干扰源执行。
此外，还应当理解，与以上所述的接收机106关联的许多组件和细节是本行业众所周知的。因此，为清楚起见，针对接收机106的说明省略了那些众所周知的组件以及对于理解本发明不必要的细节。
虽然已经在附图中表示以及在以上详细说明中描述了本发明的一个实施例，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是能够有许多重新配置、修改和替换，而没有背离以下权利要求提出和定义的本发明的精神。
权利要求
1.一种接收机，包括接收天线和接收滤波器，用于对无线电信号进行接收和滤波；信道响应估算器，用于采用所接收的无线电信号中的训练符号来估算信道响应；前置滤波器和噪声白化滤波器估算器，用于采用所估算的信道响应和所接收的无线电信号来估算净信道响应；前置滤波器和噪声白化滤波器，用于采用所估算的净信道响应对所接收的无线电信号进行滤波；集合分区选择器，用于通过采用所估算的净信道响应和已滤波无线电信号从给定分区的组中选择最佳集合分区；以及缩减状态解调器，用于采用由所选最佳集合分区所确定的缩减状态联合网格对已滤波无线电信号中的数据符号进行联合解调。
2.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述集合分区选择器通过以下步骤来选择最佳集合分区确定每个分区的每个子集中的信号点之间的欧几里德距离；确定每个分区的最小子集内欧几里德距离；以及确定最佳集合分区，它是使最小子集内欧几里德距离为最大的分区。
3.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述所选最佳集合分区描述与已滤波无线电信号关联的联合信号集合中哪些信号状态将被组合在一起，用于多输入多输出(MIMO)信道的缩减状态均衡。
4.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述所选最佳集合分区描述与已滤波无线电信号关联的联合信号集合中哪些信号状态将被组合在一起，用于已滤波无线电信号的缩减状态联合解调。
5.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述集合分区选择器对于已滤波无线电信号中的数据的每个突发选择不同的最佳集合分区。
6.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述接收滤波器对无线电信号过抽样。
7.一种用于在无线通信系统中的接收机上减小干扰的方法，所述方法包括以下步骤对无线电信号进行接收和滤波；采用所接收的无线电信号中的训练符号来估算信道响应；采用所估算的信道响应和所接收的无线电信号来估算净信道响应；采用所估算的净信道响应对所接收的无线电信号进行滤波；通过采用所估算的净信道响应和已滤波无线电信号从给定分区的组中选择最佳集合分区；以及采用由所选最佳集合分区所确定的缩减状态联合网格对已滤波无线电信号中的数据符号进行联合解调。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述集合分区选择器通过以下步骤来选择最佳集合分区确定每个分区的每个子集中的信号点之间的欧几里德距离；确定每个分区的最小子集内欧几里德距离；以及确定最佳集合分区，它是使最小子集内欧几里德距离为最大的分区。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述所选最佳集合分区描述与已滤波无线电信号关联的联合信号集合中哪些信号状态将被组合在一起，用于多输入多输出(MIMO)信道的缩减状态均衡。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述所选最佳集合分区描述与已滤波无线电信号关联的联合信号集合中哪些信号状态将被组合在一起，用于已滤波无线电信号的缩减状态联合解调。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对于已滤波无线电信号中的数据的每个突发选择不同的最佳集合分区。
12.一种无线通信系统，包括接收单元；发送单元；以及所述接收单元用于通过采用选择最佳集合分区的缩减状态序列估算(RSSE)技术来减小从所述发送单元接收的无线电信号中的干扰，所述最佳集合分区用于分割作为与无线电信号关联的符号和信道系数的函数的联合信号集合。
13.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述无线电信号受到至少一个共信道基站和加性白高斯噪声干扰。
14.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述无线电信号受到至少一个邻信道基站和加性白高斯噪声干扰。
15.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述接收单元还包括接收天线和接收滤波器，用于接收无线电信号；信道响应估算器，用于采用所接收的无线电信号中的训练符号来估算发送单元和至少一个共信道发送单元的信道响应；前置滤波器和噪声白化滤波器估算器，用于采用所估算的信道响应和所接收的无线电信号来估算净信道响应；前置滤波器和噪声白化滤波器，用于采用所估算的净信道响应对所接收的无线电信号进行滤波；集合分区选择器，用于通过采用所估算的净信道响应和已滤波无线电信号从给定分区的组中选择最佳集合分区；以及缩减状态解调器，用于采用由所选最佳集合分区所确定的缩减状态联合网格对已滤波无线电信号中的数据符号进行联合解调。
16.如权利要求15所述的无线通信系统，其特征在于，所述集合分区选择器通过以下步骤来选择最佳集合分区确定每个分区的每个子集中的信号点之间的欧几里德距离；确定每个分区的最小子集内欧几里德距离；以及确定最佳集合分区，它是使最小子集内欧几里德距离为最大的分区。
17.如权利要求15所述的无线通信系统，其特征在于，所述接收滤波器对无线电信号过抽样。
18.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述接收单元是移动台。
19.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述发送单元是基站。
20.如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述接收单元是单天线接收单元或者多天线接收单元。
全文摘要
本文描述了用于减小从基站接收的、受到例如至少一个共信道基站、至少一个邻信道基站和/或加性白高斯噪声干扰的无线电信号中的干扰的方法及接收机(移动台)。接收机通过采用选择最佳集合分区的增强缩减状态序列估算(RSSE)技术来减小干扰，最佳集合分区用于分割作为与无线电信号关联的符号和信道系数的函数的联合信号集合。最佳集合分区通过利用所估算信道响应和/或例如旋转及频率偏移等的其它信道参数来选择。另外，最佳集合分区描述联合信号集合的哪些信号状态将被组合在一起用于无线电信号的缩减状态联合解调或者多输入多输出(MIMO)信道的缩减状态均衡。
文档编号H04L25/03GK101027885SQ200580032564
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月29日
发明者A·哈菲茨 申请人:艾利森电话股份有限公司